Le ottiche IR sono dispositivi in grado di registrare, visualizzare o emettere radiazioni infrarosse (IR). Il mezzo con cui tali strumenti raccolgono questa energia invisibile è tipicamente ottico, un vetro curvo che si concentra sulla sorgente bersaglio. L’ottica, tuttavia, non è l’unico mezzo. La tecnologia IR è principalmente uno sviluppo di sensori e display analitici.
L’infrarosso è una radiazione elettromagnetica appena oltre la gamma umana del cosiddetto spettro visibile dal viola al rosso. La sua lunghezza d’onda – la misura da picco a picco di qualsiasi onda di energia – è più lunga del rosso. Le onde infrarosse sono sia riflessi della luce ordinaria sugli oggetti, sia emissioni di oggetti che generano calore. È comunemente usato in modo intercambiabile con il termine “radiazione termica”.
L’occhio umano è un dispositivo ottico che può effettivamente “vedere” i raggi infrarossi. Il suo sensore, tuttavia, uno strato di cellule sensibili alla luce all’interno dell’occhio chiamato retina, non è in grado di rilevare i raggi infrarossi. L’invenzione della macchina fotografica era semplicemente una replica meccanica dell’occhio. La fotografia a infrarossi è stata resa possibile dal suo sensore, un foglio di plastica rivestito con sostanze chimiche sensibili alla luce e inoltre rivestito con una sostanza chimica che rileva e blocca il passaggio dei raggi infrarossi.
Le moderne ottiche IR sono utilizzate in molte applicazioni militari, industriali e scientifiche. Sono anche impiegati in molti gadget di consumo. I telecomandi portatili emettono impulsi di luce infrarossa focalizzati attraverso una piccola lente verso apparecchi come i televisori dotati di sensori. I termometri da cucina a infrarossi senza contatto concentrano la radiazione infrarossa emessa dal cibo e altri oggetti domestici caldi su un sensore per la conversione nel corrispondente display della temperatura. Per le fotocamere digitali sono disponibili filtri collegati esternamente che bloccano la luce infrarossa.
Un uso militare dell’ottica IR è il missile “a ricerca di calore”, che rileva la firma a infrarossi di un bersaglio come lo scarico di un aereo nemico e manovra automaticamente il volo del missile verso di esso. Un altro noto prodotto ottico, disponibile anche per altre professioni, sono gli occhiali per la “visione notturna” oi binocoli. I modelli di livello militare possono vedere le sorgenti a infrarossi. La maggior parte dei modelli commerciali, tuttavia, non sono veri dispositivi IR e utilizzano solo la tecnologia di base dell’amplificazione della luce visibile.
Nel suo scopo più elementare, la tecnologia a infrarossi è il rilevamento e la visualizzazione analitica del calore, che gli esseri umani possono sentire grossolanamente ma non vedere. L’ottica IR è più ampiamente applicata nella termografia, nella visualizzazione grafica o nella registrazione delle differenze di temperatura. Una fotocamera è costruita con una serie di sensori a infrarossi, i cui dati raccolti vengono digitalizzati e caricati su un computer. Il computer analizza le informazioni e ricostruisce l’immagine visualizzata in una rappresentazione graduata dei colori visibili facilmente interpretabile da un essere umano. La termografia viene utilizzata per studiare la dissipazione del calore negli animali biologici o nei sistemi meccanici, nonché per analizzare l’integrità e lo stress dei materiali strutturali.
Le ottiche IR più complesse e precise si trovano nei telescopi astronomici. Alcuni sono su satelliti in orbita diretti verso la Terra per lo studio del clima. Tutti si trovano ad alta quota, come sulle cime delle montagne o a bordo di aerei a reazione, perché il vapore acqueo nell’atmosfera assorbe facilmente la radiazione infrarossa. La loro sofisticatezza tecnologica è necessaria in parte per vedere oggetti estremamente distanti e fiochi. Sono inoltre progettati per isolare la radiazione infrarossa calda da stelle e altri oggetti stellari per l’analisi, ovvero per eliminare tutte le altre radiazioni, inclusa la luce visiva.